Naukowcy z Osaka Metropolitan University stworzyli system sztucznej fotosyntezy, który może wytwarzać paliwo słoneczne bardziej niezawodnie, pozbywając się przy tym sterowników opartych na bateriach, które zwykle jadą na gapę. Integrując samoregulujący się komponent chemiczny bezpośrednio z elektrolizerem, udało im się zmniejszyć zarówno złożoność, jak i koszt - bo nic tak nie mówi „eleganckie rozwiązanie” jak usunięcie części, które zwykle się psują lub wyczerpują.

Podobnie jak fotosynteza, którą rośliny uprawiają od milionów lat bez patentu, sztuczna fotosynteza wykorzystuje światło słoneczne do przekształcania wody i dwutlenku węgla w związki bogate w energię. Jednym z takich produktów jest kwas mrówkowy, substancja chemiczna, która może służyć zarówno jako paliwo, jak i sposób magazynowania energii - przydatna na dni, kiedy słońce postanowi sobie zrobić przerwę.

Sercem tych systemów jest elektrolizer, który przekształca energię elektryczną z ogniw słonecznych w energię chemiczną magazynowaną jako paliwa, takie jak kwas mrówkowy. Problem? Światło słoneczne jest notorycznie niestabilne - ma irytujący zwyczaj zmieniania się w ciągu dnia. Aby sobie z tym poradzić, większość systemów sztucznej fotosyntezy stosuje śledzenie punktu mocy maksymalnej (MPPT), metodę, która stale dostosowuje napięcie i prąd, aby ogniwa słoneczne mogły dostarczać szczytową moc. Ale konwencjonalne konfiguracje MPPT zazwyczaj opierają się na bateriach i dodatkowej elektronice, aby wygładzić przepływ energii. Działają, owszem, ale też zwiększają koszt i złożoność, jak przynoszenie scyzoryka szwajcarskiego do zadania, które naprawdę potrzebuje tylko śrubokręta.

Zespół, kierowany przez profesora nadzwyczajnego Yasuo Matsubarę i profesora Yutakę Amao z Centrum Badań nad Sztuczną Fotosyntezą na Osaka Metropolitan University, we współpracy z Iida Group Holdings Co., Ltd przeprojektował sam elektrolizer. Ich podejście wykorzystuje specjalnie zaprojektowany stały elektrolit wbudowany bezpośrednio w urządzenie, pozwalając elektrolizerowi automatycznie wykonywać MPPT - bez potrzeby stosowania baterii. Gdy światło słoneczne wzrasta, elektrolizer nagrzewa się, powodując spadek jego oporu elektrycznego i umożliwiając swobodniejszy przepływ prądu. „To sprawia, że system automatycznie dostosowuje swoje zachowanie elektryczne” - wyjaśnił profesor Amao, co brzmi jak najbardziej satysfakcjonująco proste rozwiązanie złożonego problemu od czasu, gdy ktoś odkrył, że przykrycie garnka pokrywką sprawia, że woda gotuje się szybciej.

Przetestowany w rzeczywistych warunkach zewnętrznych system konsekwentnie produkował kwas mrówkowy z wody i CO2, nawet gdy poziom światła słonecznego wahał się jak nerwowa giełda. „Byliśmy pewni, że to się uda” - powiedział profesor Matsubara, zauważając, że system wcześniej zasilał miniaturową dioramę na Osaka Kansai Expo 2025. Wyniki opublikowano w EES Solar, a materiały dostarczyła Osaka Metropolitan University - bo nawet nauka potrzebuje od czasu do czasu trochę PR-u.